DE19854414A1

DE19854414A1 - Lichtemittierende Vorrichtung

Info

Publication number: DE19854414A1
Application number: DE19854414A
Authority: DE
Inventors: Nobuaki Suzuki; Takehiro Fujii
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 1997-11-26
Filing date: 1998-11-25
Publication date: 1999-05-27
Also published as: JPH11163419A; US6060729A

Description

Die Erfindung betrifft eine lichtemittierende Vorrichtung, die aus einer lichtemittierenden Diode gebildet ist, und insbesondere eine lichtemittierende Vorrichtung, die aus einem eine Anodenelektrode und eine Kathodenelektrode - die beide auf seiner oberen Seite angeordnete sind - aufweisen den lichtemittierenden Diodenchip gebildet ist.

Eine typische lichtemittierende Diode (LED), welche Licht mit relativ großer Wellenlänge - etwa rotes oder grünes Licht - abstrahlt, hat auf ihrer oberen Oberfläche eine Elektrode und eine weitere Elektrode auf der Bodenfläche. Ein lichtemittierender Diodenchip dieses Typs wird für ge wöhnlich in eine lichtemittierende Vorrichtung mit einem im Anschluß beschriebenen Verfahrens geformt. Als erstes wird der LED-Chip mit Kleber auf einer Basistafel befestigt. Dieser Schritt wird als "Bonding" bezeichnet, und hierbei wird ein leitfähiges Adhäsiv verwendet, so daß gleichzeitig mit der Befestigung des LED-Chips auf der Basistafel die Bodenelektrode mit einem Metalleiter verbunden wird, der auf der Basistafel aufliegt. Als nächstes wird die obere Elektrode des LED-Chips mittels eines Drahts eines hoch leitfähigen Materials, wie etwa Gold, mit einem weiteren Metalleiter verbunden, der auf der Basistafel aufliegt. Dieser Schritt wird "Draht-Bonding" genannt. Als letztes wird er so auf der Basistafel befestigte Chip zusammen mit dem Draht in lichtdurchlässiges Harz zum Schutz dicht ein gegossen.

Bei dem Draht-Bonding wird ein Werkzeug in Form eines Zy linders mit kleinem Durchmesser, das als Kapillarwerkzeug bezeichnet wird, verwendet. Zunächst wird das Kapillarwerk zeug nach unten hin zur oberen Oberfläche der Elektrode des LED-Chips so bewegt, daß ein ballförmiger Vorsprung eines Drahtes, der aus der unteren Spitze des Kapillarwerkzeugs heraus schaut mit einem Druck gegen die Elektrode angepreßt wird, der nicht so stark ist, daß er den LED-Chip beschä digt. Dann wird über das Kapillarwerkzeug eine Ultraschall welle auf die Spitze des Drahtes angewendet und dadurch der Draht auf der Elektrode fixiert. Als nächstes wird das Ka pillarwerkzeug zur Seite so bewegt, daß es dann nach unten zum entsprechenden auf der Basistafel ausgebildeten Metal leiter bewegt werden kann, wo - durch ähnliche Anwendung von Druck- und Schallwellen - der Draht mit dem Metalleiter verbunden und dann geschnitten wird.

Bei der auf diese Art hergestellten lichtemittierenden Vor richtung ragt der LED-Chip von der Oberseite der Basistafel hervor und ist somit externen mechanischen Kräften ausge setzt. Insbesondere kann eine starke von der Seite ange legte mechanische Kraft verursachen, daß der Chip zusammen mit der Harzeinkapselung, die zu seinem Schutz auf ihm ab gelagert ist, sich von der Basistafel trennt. Es ist auch möglich, daß der Draht in der Mitte bricht oder daß sich der Draht an einem seiner Enden von der auf dem Chip ausge bildeten Elektrode oder auch von dem auf der Basistafel ausgebildeten Leiter löst. Somit verursacht bei den bekann ten lichtemittierenden Vorrichtungen eine externe mechani sche Kraft oft einen fehlerhaften Kontakt.

Die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. H5-29650 offenbart einen Fotointerrupter, der einen in einem Hohl raum seines Gehäuses angeordneten lichtemittierenden Chip und einen Lichtsensorchip aufweist, wobei der Hohlraum mit lichtdurchlässigem Harz gefüllt ist. Der Hohlraum hat auf seiner Bodenfläche aufliegende Metalleiter, und die zwei Chips sind innerhalb des Hohlraums einzeln mit diesen Me talleitern in der oben beschriebenen Art verbunden. Genauer gesagt, jeder Chip wird durch Bonding auf der unteren Ober fläche des Hohlraums mittels leitfähigem Kleber fixiert und dadurch die auf der Bodenfläche des Chips angeordnete Elek trode mit dem auf der Bodenfläche des Hohlraums liegenden Leiter kontaktiert, wobei andererseits die auf der oberen Oberfläche des Chips vorgesehene Elektrode durch Draht-Bon ding mit einem weiteren Leiter verbunden wird, der auf der Bodenfläche des Hohlraums aufliegt.

Bei diesem Fotointerrupter ragt weder der Chip noch die Drähte aus dem Gehäuse hervor, und deshalb ist es unwahr scheinlich, daß eine mechanische Kraft einen fehlerhaften Kontakt verursacht. Jedoch müssen alle Drähte zur Herstel lung der elektrischen Kontakte innerhalb des in dem Ge häuse gebildeten Hohlraums an irgend einer Stelle innerhalb des Hohlraums fixiert werden, und für diesen Zweck ist es nötig, zusätzlichen Raum neben den Chips innerhalb des Hohlraums vorzusehen. Zusätzlich, um zu verhindern, daß das Kapillarwerkzeug die Wandoberfläche des Hohlraums berührt, ist es nötig, den Hohlraum hinreichend groß zu machen. Diese Anforderungen machen unweigerlich den Fotointerrupter insgesamt unnötig groß.

Die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. H7-15046 offenbart eine lichtemittierende Vorrichtung, bei der ein Hohlraum, dessen Tiefe größer als die Höhe des LED-Chips ist, auf der oberen Oberfläche einer Basistafel gebildet ist, so daß der LED-Chip innerhalb des Hohlraums angeordnet wird. Die Basistafel hat zwei Metalleiter, die auf ihrer oberen Oberfläche liegen, und einer dieser Metalleiter ist so ausgebildet, daß er sich in und über den Bodenflächen des Hohlraums erstreckt. Der LED-Chip wird durch Bonding auf der Bodenfläche des Hohlraums mittels leitfähigen Adhä sivs fixiert, und auf diese Art wird die Bodenelektrode des Chips mit dem Leiter kontaktiert, der die Bodenfläche des Hohlraums erreicht. Andererseits wird die obere Elektrode des Chips durch Draht-Bonding mit dem Leiter verbunden, der auf der oberen Oberfläche der Basistafel verbleibt.

Bei dieser lichtemittierenden Vorrichtung wird der Leiter, an dem der Draht fixiert ist, auf der oberen Oberfläche der Basistafel aufliegen, im Gegensatz zu dem oben beschriebe nen Fotointerrupter, bei dem der entsprechende Leiter auf der Bodenfläche des Hohlraums lag. Dies vermeidet die Not wendigkeit der Bereitstellung zusätzlichen Drahtfixierraums innerhalb des Hohlraums, und somit ist es möglich, den Hohlraum entsprechend kleiner auszubilden. Statt dessen wird jedoch die obere Oberfläche des LED-Chips niedriger als die obere Oberfläche der Basistafel gehalten. Im Ergebnis ist, wenn ein Ende des Drahtes an einer Elektrode befestigt ist, die auf der oberen Oberfläche des Chips ausgebildet ist, es möglich, daß die untere Spitze des Kapillarwerkzeugs die Wandoberfläche des Hohlraums oder die obere Oberfläche der Basistafel um den Hohlraum herum berührt. Dies kann vermie den werden, indem der Hohlraum größer wird, dies aber macht die lichtemittierende Vorrichtung als Ganzes unnötig groß.

In letzter Zeit wurden LEDs entwickelt, die Licht mit rela tiv kurzen Wellenlängen emittieren, wie etwa blaues Licht. Solche LEDs werden hergestellt, indem Schichten aus auf Galliumnitrid basiertem Halbleiter auf der Oberfläche eines isolierenden Substrats aus Saphir geschichtet werden, und diese Struktur erfordert, daß sowohl die Anodenelektrode als auch die Kathodenelektrode auf der oberen Oberfläche eines LED-Chips angeordnet sind.

Wie beispielsweise in der japanischen Patentoffenlegungs schrift Nr. H6-120562 offenbart ist, wird ein LED-Chip die ses Typs, der mit einer Anodenelektrode und einer Kathoden elektrode jeweils auf der oberen Oberfläche ausgebildet ist, wenn er in eine lichtemittierende Vorrichtung zur praktischen Verwendung ausgebildet wird, auf einem Leiter rahmen mit der Unterseite nach oben befestigt und dann in ein lichtdurchlässiges Harz eingegossen, wobei Leiteran schlüsse nach außen hervorragen. Fig. 5 zeigt die lichte mittierende Vorrichtung dieser japanischen Patentoffenle gungsschrift.

Wie aus Fig. 5 zu sehen ist, hat die lichtemittierende Vor richtung einen LED-Chip 50, der aus einem Saphirsubstrat 51, einer GaN-Schicht 52 vom n-Typ, einer GaN-Schicht 53 vom p-Typ, einer Anodenelektrode und einer Kathodenelek trode zusammengesetzt ist. Die Anoden- und Kathodenelektro den 54 und 55 werden jeweils einzeln auf Leiterrahmen 57 mit leitfähigem Adhäsiv 56 befestigt. Der gesamte LED-Chip 50 und der Sockelabschnitt des Leiterrahmens 57 werden in einer Einkapselung 58 mit Epoxyharz dicht vergossen, wobei die Spitzenabschnitte der Leiterrahmen 57 aus der Harzein kapselung 58 so hervorragen, daß sie als Leiteranschlüsse dienen. Die Harzeinkapselung 58 ist so geformt, daß sie eine sphärische Oberfläche an ihrem oberen Ende hat, so daß das von dem LED-Chip 50 emittierte Licht gesammelt wird.

Bei der praktischen Anwendung wird die lichtemittierende Vorrichtung auf der oberen Oberfläche einer Schalttafel an gebracht, die etwa Durchgangslöcher darauf und ein Leiter muster auf der Bodenfläche ausgebildet hat, wobei die Lei teranschlüsse durch geeignete Durchgangslöcher hindurch an geordnet werden. Die Leiteranschlüsse werden dann auf die Bodenfläche der Schalttafel gelötet, so daß das Leitermu ster und dadurch die lichtemittierende Vorrichtung auf der Schalttafel fixiert und mit dem Leitermuster gleichzeitig kontaktiert wird. Das durch den LED-Chip 50 emittierte Licht wird von der oberen Oberflächenseite der Schalttafel entnommen.

Jedoch ist bei dieser lichtemittierenden Vorrichtung die Verbindungsoberfläche zwischen den Halbleiterschichten 52 und 53, wo die Lichtemission auftritt, unterhalb des Sa phirsubstrats 51 angeordnet, und deshalb ist es un vermeidbar, daß das emittierte Licht teilweise von dem Sa phirsubstrat absorbiert und abgelenkt wird. Somit ist es unmöglich, das emittierte Licht voll zu nutzen. Darüber hinaus ist es auch unvermeidbar, daß die lichtemittierende Vorrichtung eine größere Dicke als bekannte lichtemittie rende Vorrichtung dieses Typs hat, bei denen der Chip ein fach auf einer Basistafel befestigt wird. Darüber hinaus ist die lichtemittierende Vorrichtung ungeeignet für die Oberflächenmontage, bei der ein Leitermuster auf der oberen Oberfläche einer Schalttafel gebildet wird und wobei die lichtemittierende Vorrichtung auf der oberen Oberfläche der Schalttafel angeordnet ist, auf der Schalttafel fixiert wird und mit dem Leitermuster durch Rückflußlöten oder ähn liche Verfahren verbunden wird.

Auch ein LED-Chip, der beide Elektroden an seiner oberen Oberfläche angeordnet hat, kann in einer lichtemittierenden Vorrichtung ausgebildet werden, bei der der Chip einfach auf einer Basistafel fixiert wird. In diesem Fall wird der LED-Chip durch Bonding auf der Basistafel fixiert, und die zwei an der oberen Oberfläche des Chips angeordneten Elek troden werden einzeln durch Draht-Bonding mit zwei Metal leitern verbunden, die auf der Basistafel aufliegen. Dann wird der Chip zusammen mit den zwei Drähten in einer Harzeinkapselung zum Schutz verschlossen. Auf diese Art ist es möglich, eine lichtemittierende Vorrichtung zu erhalten, die eine Struktur ähnlich einer bekannten lichtemittieren den Vorrichtung hat. Bei dieser lichtemittierenden Vorrich tung wird das Licht direkt von oben entnommen, und somit ist es möglich, die Adsorption oder Ablenkung des Lichts zu vermeiden, die durch das Saphirsubstrat verursacht wird.

Darüber hinaus kann die lichtemittierende Vorrichtung für die Oberflächenmontage angepaßt werden, indem die Metallei ter in einer solchen Art angelegt werden, daß sie die Bo denfläche der Basistafel erreichen.

Jedoch, wie vorher beschrieben wurde, ist diese Struktur bezüglich fehlerhafter Kontakte durch externe mechanische Kräfte nachteilig. Dies kann vermieden werden, indem ein Hohlraum in der Basistafel gebildet und der LED-Chip in dem Hohlraum plaziert wird, aber dann müssen die Drähte mit den auf der Bodenfläche des Hohlraums aufliegenden Leitern kon taktiert werden, wie in der oben erwähnten japanischen Pa tentoffenlegungsschrift Nr. H5-29650, oder die Drähte müs sen mit den Leitern verbunden werden, die an der auf einem hohen Niveau als die obere Oberfläche des Chips angeordne ten Oberfläche der Basistafel angeordnet sind, wie in der vorher erwähnten japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. H7-15046, wobei es nötig ist, den Hohlraum hinreichend groß zu machen. Dies führt unweigerlich dazu, daß die lichtemit tierende Vorrichtung als Ganzes unnötig groß wird. Insbe sondere bei der Struktur, bei der die beiden Elektroden je weils das Draht-Bonding benötigen, muß die lichtemittie rende Vorrichtung größer gemacht werden als in dem Fall, in dem ein LED-Chip mit einer Elektrode auf seiner oberen Oberfläche und der anderen an der Bodenfläche vorgesehen ist.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine kleine und leicht herzustellende lichtemittierende Vorrichtung zu schaffen, bei der ein LED-Chip mit einer Anodenelektrode und einer Kathodenelektrode, die beide an seiner Oberfläche angeord net sind, verwendet wird und die dennoch eine hocheffizi ente Nutzung des emittierten Lichts erreicht und absolut frei von fehlerhaftem Kontakt ist.

Diese Aufgabe wird durch eine lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.

Erfindungsgemäß enthält eine lichtemittierende Vorrichtung eine Basistafel mit einem darin ausgebildeten Hohlraum und zwei auf der oberen Oberfläche aufliegenden Leitern, einen LED-Chip mit zwei Elektroden, die an seiner oberen Oberflä che angeordnet sind, und der innerhalb des Hohlraums der Tafel plaziert wird, zwei Drähte, die einzeln mit den bei den Elektroden auf dem LED-Chip und den Leitern auf der Ba sistafel verbunden werden, und lichtdurchlässiges Harz, in das der LED-Chip und die beiden Drähte eingekapselt sind, wobei die beiden Elektroden auf einem Niveau im wesentli chen gleich oder höher als das Niveau angeordnet sind, auf dem die Abschnitte der Leiter liegen, mit denen die beiden Drähte verbunden werden.

Durch Anordnen des LED-Chips in dem in der Basistafel aus gebildeten Hohlraum ist es möglich, eine lichtemittierende Vorrichtung zu erhalten, die sehr viel unempfindlich gegen über von der Seite angewendeter mechanischer Kräfte ist. Darüber hinaus, indem die beiden Elektroden in einem Niveau im wesentlichen gleich oder höher als das Niveau, an dem die beiden Drähte mit den beiden Leitern verbunden sind, angeordnet werden, ist es möglich, ein Anstoßen der unteren Spitze des Kapillarwerkzeugs mit der Wandoberfläche des Hohlraums oder der oberen Oberfläche der Basistafel zu ver meiden, wenn ein Ende eines Drahtes an einer Elektrode auf dem LED-Chip fixiert wird. Dies erleichtert das Durchführen des Draht-Bondings, wenn ein Hohlraum mit minimaler Größe vorgesehen ist, und somit ermöglicht es die Herstellung ei ner kleinen lichtemittierenden Vorrichtung.

Es ist auch möglich, eine Zwischenoberfläche innerhalb des Hohlraums auszubilden, die in einem Niveau höher als die Bodenfläche des Hohlraums und niedriger als die obere Ober fläche der Basistafel ist, und die auf der oberen Oberflä che der Basistafel liegenden Leiter auf diese Zwischenober fläche auszudehnen, so daß die Elektroden des LED-Chips mit diesen Abschnitten der Leiter kontaktiert werden, die auf dem Niveau der Zwischenoberfläche angeordnet sind. In die sem Fall sind wiederum die beiden Elektroden auf einem Ni veau im wesentlichen gleich oder höher als die Abschnitte der Leiter angeordnet, die auf der Zwischenoberfläche ange ordnet sind. Es ist auch möglich, den LED-Chip und die zwei Drähte insgesamt innerhalb des Hohlraums anzuordnen, so daß die lichtemittierende Vorrichtung eine flache obere Ober fläche hat.

Diese und weitere Aufgaben und Merkmale der Erfindung wer den aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die bei liegenden Zeichnungen deutlich, in denen zeigt:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht der lichtemittierenden Vorrichtung einer ersten erfindungsgemäßen Aus führungsform;

Fig. 2 eine Aufsicht der lichtemittierenden Vorrich tung der ersten Ausführungsform;

Fig. 3 eine Querschnittsansicht einer lichtemittieren den Vorrichtung einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform;

Fig. 4 eine Querschnittsansicht einer lichtemittieren den Vorrichtung einer dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform; und

Fig. 5 eine Querschnittsansicht einer bekannten lich temittierenden Vorrichtung.

Im Anschluß werden die erfindungsgemäßen lichtemittierenden Vorrichtungen detailliert und unter Bezug auf die beilie genden Zeichnungen beschrieben. Fig. 1 zeigt einen vertika len Schnitt einer lichtemittierenden Vorrichtung 1 einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform. Diese lichtemit tierende Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einer Ba sistafel 20 mit einem darauf ausgebildeten Hohlraum 23 und einem in dem Hohlraum 23 plazierten LED-Chip 10. Der LED- Chip 10 besteht aus einer GaN-Schicht 12 vom n-Typ und ei ner GaN-Schicht 13 vom p-Typ, die auf einer Oberfläche ei nes Saphiersubtrats 13 geschichtet sind, das heißt mit der Ausnahme, daß der LED-Chip 10 nicht mit der Unterseite nach oben plaziert ist, ist die Struktur ähnlich jener des LED- Chips 50, der in Fig. 5 gezeigt ist.

Die GaN-Schicht vom n-Typ ist zu einem Teil an ihrer oberen Oberfläche unbedeckt, und eine Anodenelektrode 14 oder eine Kathodenelektrode 15 sind an der oberen Oberfläche der GaN- Schicht 13 vom p-Typ bzw. auf der oberen Oberfläche der GaN-Schicht 12 vom n-Typ ausgebildet. Wenn eine Spannung zwischen der Anodenelektrode 14 und der Kathodenelektrode 15 anliegt, emittiert der LED-Chip 10 blaues Licht an der Verbindungsoberfläche zwischen der GaN-Schicht 12 vom n-Typ und der GaN-Schicht 13 vom p-Typ.

An der oberen Oberfläche 20a der Basistafel 20 sind ein er stes Leitermuster 21 und ein zweites Leitermuster 22 ausge bildet, die sich beide über die Seitenfläche der Basistafel 20 hin zu der Bodenfläche 20b erstrecken. Die Enden 21a und 22a der Leitermuster 21 und 22, die an der oberen Oberflä che 20a angebracht sind, sind in der Nähe des Hohlraums 23 plaziert. Der Hohlraum 23 hat eine zylindrische Form und seine Bodenfläche ist parallel zu der oberen Oberfläche 20a der Basistafel 20.

Die Anodenelektrode 14 des LED-Chips ist mit dem oberen Oberflächenseitenende 21a des ersten Leitermusters 21 mit tels eines Golddrahtes 31 verbunden. In ähnlicher Weise ist die Kathodenelektrode 15 des LED-Chips 10 mit dem oberen Oberflächenseitenende 22a des zweiten Leitermusters 22 mit tels eines Golddrahtes 32 verbunden. Die Anodenelektrode 14 liegt auf einem höheren Niveau als die obere Oberfläche 20a der Basistafel 20, und die Kathodenelektrode 15 liegt auf einem Niveau im wesentlichen gleich zur oberen Oberfläche 20a der Basistafel 20. Der LED-Chip 10 und die Drähte 31 und 32 werden in einer Einkapselung 33 aus durchsichtigem Epoxyharz eingekapselt, die somit Schutz für den den LED- Chip 10 in seiner Mitte enthaltenen Abschnitt bietet und sich radial erstreckt, um die oberen Oberflächenseitenenden 21a und 22a der Leitermuster 21 und 22 zu bedecken, mit denen die Drähte 31 und 32 verbunden sind.

Die Harzeinkapselung 33 ist so ausgebildet, daß sie eine flache obere Oberfläche hat, so daß das von dem LED-Chip 10 emittierte Licht in einem großen Winkelbereich sichtbar ist. In Fällen, in denen der lichtemittierende LED-Chip 10 mit einer scharfen Ausrichtung zu sehen sein soll, wird die obere Oberfläche des Harzgusses 33 zu einer gekrümmten Oberfläche geformt, anstatt zu einer flachen Oberfläche, so daß sie als Sammellinse dient. Um beispielsweise einen ko nischen Lichtstrahl zu erhalten, dessen Mittelachse senk recht zu der Basistafel 20 ist, wird die obere Oberfläche in einer sphärischen Oberfläche gebildet; um einen Licht strahl zu erhalten, der nur nach rechts oder links diver giert, wird die obere Oberfläche in eine zylindrische Ober fläche geformt, die sich von rechts nach links erstreckt. Es ist vorzuziehen, daß die Harzeinkapselung aus einem Ma terial gemacht ist, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient im wesentlichen gleich jenem der Basistafel 20 ist. Dies hilft effektiv bei der Verringerung des Auftritts fehlerhafter Kontakte an der Verbindung zwischen der Harzeinkapselung 33 und der Basistafel 20.

Fig. 2 zeigt eine Aufsicht auf die lichtemittierende Vor richtung 1. Bei dieser Ausführungsform ist der Hohlraum 23 so ausgebildet, daß er im Schnitt eine Kreisform hat; je doch kann er so ausgebildet sein, daß er einen rechteckigen horizontalen Schnitt hat, und er kann Wandoberflächen ha ben, die jeweils einer Seitenoberfläche des LED-Chips 10 gegenüber liegen. Darüber hinaus können die zwei Leitermu ster 21 und 22 in jeder Form und in jeder Richtung ausge bildet sein.

Die lichtemittierende Vorrichtung 1 wird wie folgt herge stellt. Zunächst wird in der oberen Oberfläche einer großen Mutterbasistafel (mother base board), die später in eine große Zahl jeweiliger Basistafeln 20 unterteilt wird, eine große Zahl von Löchern ausgebildet, die später als Hohl räume 23 verwendet werden. Dann werden auf den oberen und unteren Oberflächen der Mutterbasistafel Leitermuster, die später als Leitermuster 21 und 22 verwendet werden, durch ein bekanntes Verfahren, wie etwa Dampfabscheidung, ausge bildet. Als nächstes wird eine große Zahl von LED-Chips 10 "die-bonded", das heißt die LED-Chips 10 werden leicht auf der Bodenfläche jedes Hohlraums 23 mit einem Adhäsiv 34 be festigt, wobei die Bodenfläche des LED-Chips 10 der Basis tafel 20 gegenüber liegt.

Dann wird für alle LED-Chips 10 das Bonding durchgeführt, das heißt, die Anodenelektroden und die Kathodenelektroden 14 und 15 der LED-Chips 10 werden jeweils mit den entspre chenden Leitermustern mittels Drähten 31 und 32 verbunden. Anschließend wird Harz im flüssigen Zustand auf dem Hohl raum, in dem der LED-Chip 10 angeordnet ist, und auf die Fläche um den Hohlraum herum angewendet, so daß der LED- Chip 10 und die Drähte 31 und 32 darin eingekapselt sind. Das Harz wird dann durch Anwendung von Wärme ausgehärtet und dabei in eine Harzeinkapselung 33 umgewandelt.

Die Mutterbasistafel wird dann in jeweilige lichtemittie rende Vorrichtungen 1 zerschnitten. Anschließend werden bei jeder lichtemittierenden Vorrichtung die Leitermuster an den Boden- und oberen Oberflächen über die Seitenoberflä chen der Basistafel 20 miteinander verbunden und somit in die Leitermuster 21 und 22 in ihrer kompletten Form gebil det. Dies vervollständigt die Herstellung der lichtemittie renden Vorrichtung 1. Wie oben beschrieben wurde, werden die Löcher, die später als Hohlräume 23 verwendet werden, durch Entfernen von Teilen der oberen Oberfläche der Mut terbasistafel gebildet, jedoch ist es auch möglich, die Mutterbasistafel durch Verbinden einer Tafel mit einer großen Anzahl von Durchgangslöchern und einer Tafel ohne Löcher zu bilden und diese Löcher als Hohlräume 23 zu ver wenden, die nun nur noch eine Öffnung an einem Ende haben. Es ist auch möglich, eine Basistafel 20 vorzubereiten, die Leitermuster 21 und 22 in ihrer kompletten Form fertig aus gebildet hat, und dann die LED-Chips 10 einzeln darauf zu befestigen. Dies jedoch ist unter dem Gesichtspunkt der Produktionseffizienz nicht vorzuziehen.

Der Adhäsiv 34 wird einfach verwendet, um während des Draht-Bondings und des Eingießens den LED-Chip 10 auf der Basistafel 20 zu halten, und deshalb muß er nicht notwendi gerweise die Fähigkeit haben, den LED-Chip 10 fest zu fi xieren. Nach der Ausbildung der Harzeinkapselung 33 haftet das Harz an der Basistafel 20 und hält dadurch den LED-Chip 10 in Position. Der Adhäsiv kann von einem nicht-leitfähi gen Typ sein. Um eine gleichmäßige Verteilung der Lichtin tensität zu erreichen, kann die Harzeinkapselung 33 Parti kel für die Lichtstreuung enthalten.

Bei der lichtemittierenden Vorrichtung 1 liegt der Ab schnitt des LED-Chips 10, bei dem Lichtemission auftritt, gegenüber der Seite, aus der das emittierte Licht entnommen wird, und deshalb wird der Lichtverlust aufgrund des Chip substrats 11 minimal. Somit erlaubt die lichtemittierende Vorrichtung 1 die effiziente Ausnutzung des emittierten Lichts und erreicht eine helle Beleuchtung mit niedrigerem Leistungsverbrauch und mit niedriger Wärmeabstrahlung. Dar über hinaus, da die Harzeinkapselung 33 so ausgebildet ist, daß sie zum Teil des Hohlraum 23 ausfüllt, ist sie wesent lich unempfindlicher gegenüber von der Seite anwendeter me chanischer Kräfte. Dementsprechend, auch wenn eine mechani sche Kraft von der Seite angewendet wird, ist es unwahr scheinlich, daß die Harzeinkapselung 33 oder der LED-Chip 10 von der Basistafel 20 getrennt werden. Somit führt die externe mechanische Kraft selten zu einem fehlerhaften elektrischen Kontakt.

Darüber hinaus sind die Elektroden 14 und 15 auf einem Ni veau im wesentlichen gleich oder höher als die obere Ober fläche 20a der Basistafel 20 angeordnet. Dies hilft bei der Vermeidung, daß die untere Spitze des Kapillarwerkzeugs die Wandoberfläche des Hohlraums 23 oder die obere Oberfläche 20a der Basistafel 20 berührt, wenn ein Ende des Drahtes 31 oder 32 an der Elektrode 14 oder 15 befestigt wird. Somit kann das Draht-Bonding leicht durchgeführt werden. Der Punkt, an dem das andere Ende des Drahtes 31 oder 32 auf den Leitermustern 21 oder 22 befestigt wird, kann an jeder Position angeordnet sein, und deshalb können diese Fixier punkte hinreichend entfernt von dem LED-Chip 10 sein. Dies hilft bei der Vermeidung, daß das Kapillarwerkzeug den LED- Chip 10 berührt, wenn das Ende des Drahtes 31 oder 32 auf dem Leitermuster 21 oder 22 befestigt wird.

Bei der lichtemittierenden Vorrichtung 1 sind die Leitermu ster 21 und 22, die mit den Elektroden 14 und 15 verbunden werden, so angebracht, daß sie die Bodenfläche 20b der Ba sistafel erreichen. Dementsprechend ist es möglich, die lichtemittierende Vorrichtung 1 an der Oberfläche einer Schalttafel einfach durch Flußlöten oder ein ähnliches Ver fahren zu fixieren, um dieses mit dem Muster einer Schal tung zu kontaktieren, die an der oberen Oberfläche der Schalttafel ausgebildet ist, das heißt es kann oberflächen montiert werden (surface mounted). Dies macht es leicht, eine lichtemittierende Vorrichtung zu produzieren, indem eine Mehrzahl lichtemittierender Vorrichtungen 1 auf einer einzelnen Schalttafel angebracht werden, insbesondere wenn verschiedene Schaltungen zum Treiben dieser lichtemittie renden Vorrichtungen verwendet werden, die ebenfalls für die Oberflächenanbringung ausgestaltet sind, wobei das An bringen hocheffizient durchgeführt werden kann.

Fig. 3 zeigt einen vertikalen Schnitt der lichtemittieren den Vorrichtung 2 einer zweiten erfindungsgemäßen Ausfüh rungsform. In der folgenden Beschreibung werden solche Tei lelemente, die auch in der lichtemittierenden Vorrichtung 1 der ersten Ausführungsform auftreten, mit den gleichen Be zugszeichen identifiziert, und eine überlappende Erläute rung wird nicht gegeben. Die lichtemittierende Vorrichtung 2 der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von der lichtemittierenden Vorrichtung 1 der ersten Ausführungsform nur darin, daß der Durchmesser des Hohlraums 23 hin zur oberen Oberfläche 20a der Basistafel 20 zunimmt, das heißt, der Hohlraum 23 hat eine geneigte Wandoberfläche. Durch Ausbildung des Hohlraums 23 in Form eines Kegelstumpfes in dieser Art ist es möglich, den Hohlraum 23 leichter zu bil den, indem ein Teil der Basistafel entfernt wird, und auch die zur Ausbildung der Harzeinkapselung 33 benötigte Harz menge kann verringert werden.

Fig. 4 zeigt einen Querschnitt einer lichtemittierenden Vorrichtung 3 einer dritten Ausführungsform der Erfindung. Die lichtemittierende Vorrichtung 3 hat auch einen Hohlraum 24, der in der Basistafel 20 ausgebildet ist. Darüber hin aus ist der Hohlraum 24 so ausgebildet, daß er tiefer als der Hohlraum 23 der lichtemittierenden Vorrichtung 1 oder 2 ist, und die Drähte 31 und 32 sind so ausgebildet, daß sie an den obersten Abschnitten unterhalb der Oberfläche 20a der Basistafel 20 liegen. Darüber hinaus hat der Hohlraum 24 zusätzlich einen flachen Schulterabschnitt 24a und auch einen geneigten Abschnitt 24b, der zu der oberen Oberfläche 20a der Basistafel 20 führt. Die Leitermuster 21 und 22 sind so ausgebildet, daß sie sich von der oberen Oberfläche 20a der Basistafel 20 entlang dem geneigten Abschnitt 24b auf den flachen Abschnitt 24a erstrecken, und jene Enden 21a und 22a der Leitermuster, an denen die Drähte 31 und 32 kontaktiert werden, sind auf dem flachen Abschnitt 24a an geordnet.

Die Anodenelektrode 14 des LED-Chips 10 ist auf einem Ni veau höher als der flache Abschnitt 24a angeordnet, und die entsprechende Kathodenelektrode 15 ist auf einem Niveau im wesentlichen gleich zum flachen Abschnitt 24a angeordnet. Dies, wie bei der lichtemittierenden Vorrichtung 1 der er sten Ausführungsform, hilft zu vermeiden, daß die untere Spitze des Kapillarwerkzeugs die Wandoberfläche des Hohl raums 24 oder die obere Oberfläche des flachen Abschnitts 24a berührt, wenn ein Ende des Drahtes 31 oder 32 auf der Elektrode 14 oder 15 fixiert wird.

Das Harz 33 wird nur innerhalb des Hohlraums 24 angewendet, so daß die Harzeinkapselung mit ihrer obere Oberfläche in einem Niveau im wesentlichen gleich zur oberen Oberfläche 20a der Basistafel 20 liegt. Dementsprechend hat die lich temittierende Vorrichtung 3 eine flache Oberfläche, die sich im wesentlichen über die gesamte Oberfläche erstreckt, und somit ragt kein Teil aus der oberen Oberfläche 20a der Basistafel 20 hervor.

Die lichtemittierende Vorrichtung 3 kann dünner als die lichtemittierende Vorrichtung 1 ausgebildet werden und kann den LED-Chip 10 perfekt gegenüber mechanischer Kraft schüt zen, die von der Seite angewendet wird. Darüber hinaus, da die Drähte 31 und 32 ebenfalls vollständig innerhalb des Hohlraums angeordnet sind, besteht keine Möglichkeit, daß sie durch externe mechanische Kräfte brechen.

Bei dieser Struktur ist der Abschnitt des LED-Chips 10, bei dem die Lichtemission auftritt, unterhalb der oberen Ober fläche 20a der Basistafel 20 angeordnet, und deshalb wird das emittierte Licht unvermeidlich in einem vergleichbar begrenzten Winkelbereich gesehen. Jedoch kann der Winkelbe reich, in dem das emittierte Licht gezeigt wird, leicht aufgeweitet werden, indem der flache Schulterabschnitt 24a an einem Niveau niedriger als die lichtemittierende Verbin dungsfläche ausgebildet wird, und indem der geneigte Ab schnitt 24b so ausgebildet wird, daß er eine möglichst große Fläche um den Hohlraum 24 herum abdeckt.

Offensichtlich sind viele Modifikationen und Änderungen der Erfindung angesichts der obigen Lehre möglich. Es ist daher zu verstehen, daß innerhalb des Rahmens der beiliegenden Ansprüche die Erfindung auch anders, als es detailliert be schrieben wurde, ausgeführt werden kann.

Claims

1. Lichtemittierende Vorrichtung (1) mit:
einer Basistafel (20) mit einem darin ausgebildeten Hohlraum (23) und zwei auf ihrer oberen Oberfläche angeord neten Leitern (21, 22);
einem lichtemittierenden Diodenchip (10) mit zwei an seiner oberen Oberfläche angeordneten Elektroden (14, 15), der innerhalb des Hohlraums (23) der Basistafel (20) ange bracht ist;
zwei Drähten (31, 32), die die zwei Elektroden (14, 15) des lichtemittierenden Diodenchips (10) jeweils mit den Leitern (21, 22) der Basistafel (20) verbinden; und
einem lichtdurchlässigen Harz, in das der lichtemit tierende Diodenchip (10) und die beiden Drähte (31, 32) eingekapselt sind;
wobei die zwei Elektroden (14, 15) auf einem Niveau im wesentlichen gleich oder höher als das Niveau angeordnet sind, auf dem die Abschnitte der Leiter liegen, mit denen die beiden Drähte (31, 32) verbunden werden.

2. Lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die zwei Leiter sich jeweils bis zur Bodenfläche der Basis tafel (20) erstrecken.

3. Lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Hohlraum aufweist: eine im wesentlichen parallel zur oberen Oberfläche der Basistafel (20) ausgebildete Boden fläche, auf der der lichtemittierende Fotodiodenchip (10) befestigt ist, und eine geneigte Oberfläche hat, die sich von der Bodenfläche zur oberen Oberfläche der Basistafel (20) erstreckt.

4. Lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Hohlraum (23) aufweist:
eine Bodenfläche, die sich im wesentlichen parallel zur oberen Oberfläche der Basistafel (20) erstreckt und auf der der lichtemittierend Fotodiodenchip (10) fixiert ist, und
eine Zwischenfläche, die im wesentlichen parallel zur oberen Oberfläche der Basistafel (20) ist und die auf einem Niveau höher als die Bodenfläche angeordnet ist;
wobei die zwei Leiter (21, 22) sich von der oberen Oberfläche der Basistafel (20) zu der Zwischenoberfläche erstrecken; und
wobei die beiden Drähte (31, 32) die beiden Elektroden (14, 15) mit den Abschnitten der beiden Leiter (21, 22) verbinden, die auf der Zwischenoberfläche angeordnet sind.

5. Lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 4,
bei der der Hohlraum eine geneigte Oberfläche hat, die sich von der Zwischenoberfläche zu der oberen Oberfläche der Basistafel (20) erstreckt; und
wobei die beiden Leiter (21, 22) sich von der oberen Oberfläche der Basistafel (20) zu der Zwischenfläche über die geneigte Oberfläche erstrecken.

6. Lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 4,
bei der die beiden Drähte (31, 32) vollständig unter halb der oberen Oberfläche der Basistafel (20) liegen; und
wobei das Harz nur innerhalb und gleichmäßig über den Hohlraum angewendet wird, wobei die obere Oberfläche auf einem Niveau im wesentlichen gleich zur oberen Oberfläche der Basistafel (20) gehalten wird.

7. Lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Basistafel (20) und das Harz im wesentlichen identische Wärmeausdehnungskoeffizienten haben.

8. Lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die beiden Drähte (31, 32) durch Draht-Bonding mit den er sten Bonding-Seiten auf den beiden Elektroden und den zwei ten Bonding-Seiten auf den beiden Leitern befestigt sind.